Método más limpio, eficiente y barato para separar gases

Los procesos industriales de separación química, incluida la purificación del gas natural y la producción de oxígeno y nitrógeno para usos médicos o industriales, son responsables en conjunto de alrededor del 15 por ciento del uso de energía en el mundo. También contribuyen en una cantidad igualmente notable a las emisiones mundiales de gases con efecto invernadero.

Ahora, unos científicos han desarrollado un nuevo tipo de membrana para llevar a cabo estos procesos de separación con aproximadamente una décima parte del uso de energía y con una reducción drástica de las emisiones de gases con efecto invernadero.

El logro es obra de un equipo internacional que incluye, entre otros, a Zachary Smith, del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) y a Yan Xia, de la Universidad de Stanford, en Estados Unidos ambas entidades,

Se sabe que el uso de membranas para la separación de sustancias químicas es mucho más eficaz que procesos como la destilación o la absorción, pero siempre ha habido una cierta incompatibilidad entre la permeabilidad (la rapidez con la que los gases pueden penetrar a través del material) y la selectividad (la capacidad de dejar pasar las moléculas deseadas y bloquear todas las demás). Esta incompatibilidad ha hecho que las membranas con gran permeabilidad sean poco selectivas y que las muy selectivas sean poco permeables.

La nueva familia de materiales para membranas, basada en una clase especial de polímeros, supera ese dilema y proporciona tanto una alta permeabilidad como una selectividad muy buena.

El nuevo material para membranas como la mostrada en las fotos podría hacer que la purificación de gases fuera mucho más eficiente, lo que a su vez podría ayudar a reducir las emisiones de carbono. (Fotos: gentileza del equipo de investigación. CC BY-NC-ND 3.0)

La separación de gases es un proceso industrial importante y muy común, cuyos usos incluyen la eliminación de impurezas y compuestos no deseados del gas natural o el biogás, la separación del oxígeno y el nitrógeno del aire con fines médicos e industriales, la separación del dióxido de carbono de otros gases para la captura de carbono, y la producción de hidrógeno para su uso como combustible destinado al transporte sin emisiones de carbono.

Las nuevas membranas poliméricas son prometedoras para mejorar drásticamente el rendimiento de estos procesos de separación.

Por ejemplo, al separar el dióxido de carbono del metano, estas nuevas membranas tienen una selectividad 5 veces mayor que la de las convencionales y una permeabilidad 100 veces mayor que la de las membranas celulósicas usadas para ese fin.

Además, las nuevas membranas son 100 veces más permeables y 3 veces más selectivas para separar el gas hidrógeno del metano. (Fuente: NCYT de Amazings)